基于虚拟现实的并联机器人仿真系统开发

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虚拟现实技术(VR)是基于计算机图形学、传感器、人工智能等技术发展起来的一项高新技术,具有沉浸性、交互性、想象性等特点。选择合适的研究方案,能够快速的融合将虚拟场景与真实场景,开发出符合技术要求的虚拟现实仿真系统。将虚拟现实技术应用于并联机器人的路径规划中,不仅可以实现并联机器人物理样机的现场操作与远程操作,而且可以实现虚拟样机与物理样机运动轨迹的对比,检测运动一致性。将虚拟现实技术应用于工业生产中,不仅可以弥补当前工业生产中监控视频和影像资料的不足,完成实时监控机器人工作状态;而且还可以通过远程操作减轻工业生产中对工人造成的伤害。本课题以东北大学先进制造所研发的3-TPS并联机器人为研究对象,拟开发一套基于3-TPS并联机器人的虚拟现实仿真系统。课题重点为并联机器人虚拟样机和虚拟场景的构建以及虚拟样机的控制。具体内容如下:(1)在查阅国内外相关文献的基础上,综述了虚拟现实技术与并联机器人研究现状与发展趋势,以及虚拟现实技术在机器人领域的应用,在此基础上确定了本课题的技术开发路线。(2)为了快速开发出符合技术要求的虚拟现实仿真系统,研究分析了Multigen Creator、Vega Prime与Blender、Python技术方案实施路径,进行了两种方案技术可行性分析,最终确定采用Blender、Python方案。(3)为了能够快速合理开发出3-TPS并联机器人虚拟样机,研究了Blender虚拟现实软件与Solidworks三维建模软件建模的对比。运用Solidworks软件完成并联机器人虚拟样机的建模与装配,导入Blender虚拟现实引擎,在Blender中完成了并联机器人部件、整体的骨骼模型的构建与绑定。(4)为了能够实现3-TPS并联机器人虚拟样机在虚拟现实引擎中初步运动,研究了Blender软件BGE系统逻辑编辑器的设定与Python控制脚本程序编写。(5)为了实现外部控制器控制虚拟样机的运动,研究编写了Arduino控制器的程序,并且通过调试串口模块pySerial实现Arduino控制器对BGE中3-TPS并联机器人虚拟样机的运动控制。通过合理的确定技术开发方案,本文开发了一套基于3-TPS并联机器人的虚拟现实仿真系统。通过实验表明,并联机器人虚拟样机运动轨迹符合控制器运动控制要求,为下一步仿真系统接入并联机器人物理样机奠定了坚实的基础。
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